Способ получения изображения в растровом электронном микроскопе

 

Изобретение относится к спосо- ,бам получения изображения в растровом электронном микроскопе (РЭМ) в режиме вторичной электронной эмиссии. Цель изобретения - повышение разрешающей способности, достигается за счет повышения отношения сигнал - шум. Устройство, реализующее способ, содержит элемент, формирующий пучок 1 первичных электронов, отклоняющую систему 2, исследуемый объект 3, камеру 4 объектов, пластину 5, изолированную от корпуса задерживающую сетку 6, детектор 7 вторичных электронов на осн ове комбинации сцинтиллятор - фотоумножитель, си.нхронные детекторы 8 и 9, дифференциальные усилители 10 и 11, регулируемый усилитель 12, синхрогенератор 13. Последовательность операций, выполняемых в РЭМ по данному способу, поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 2 ил. с (Л ю ю 4: 00 сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1224854

<511 4 Н 01 J 37/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)3.

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 i ) 3769198/24-21 (22) 18.07.84 (46) 15.04.86. Бюл. N - 14 (71) Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов АН СССР (72) B В.Казьмирук и В.В.Аристов (53) 621 385.833(088.8) (56) Buchanan R. Secondary electron

image formation in à dual SE detektor БЕМ;Проспект фирмы ISI,США,1980.

Патент ФРГ У 2011193, кл. Н 01 J 37/26, 1974. (54} СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ В

РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ (57) Изобретение относится.к способам получения изображения в растровом электронном микроскопе (РЭМ) в режиме вторичной электронной эмиссии.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности, достигается за счет повышения отношения сигнал— шум. Устройство, реализующее способ, содержит элемент, формирующий пучок 1 первичных электронов, отклоняющую систему 2, исследуемый объект 3, камеру 4 объектов, пластину 5, изолированную от корпуса задерживающую сетку 6, детектор 7 вторичных электронов на основе комбинации сцинтиллятор — фотоумножитель, синхронные детекторы 8 и 9, дифференциальные усилители 10 и 11, регулируемый усилитель 12 синхрогенератор 13. Последовательность операций, выполняемых в РЭМ по данному способу, поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 2 ил.

122

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии, в частности к способам получения изображения, в растровом электронном микроскопе (РЭМ) в режиме электронной эмиссии.

При работе Р3М в режиме вторичной электронной эмиссии электрический сигнал образуют четыре основных составляющих потока медленных электронов: вторичные электроны (ВЭ.1), -образованные падающим на объект электронным пучком, вторичные электроны (ВЭ2), образованные выходящим из образца потоком быстрых неупруго отраженных электронов (НОЭ), третичные электроны (БЭЗ), образованные потоком

НОЭ на стенках камеры объектов РЭМ, и фоновые электроны (ВЭ4), образованные падающим первичным электронным пучком на апертурной диафрагме и в канале объективной линзы. Наименьшую область выхода имеют ВЭ1, поэтому

1 формирование электрического сигнала, пропорционального потоку ВЭ1 позволяет реализовать максимальную разре.шающую способность РЭМ. При этом вторичные электроны ВЭ2, третичные и фоновые электроны дают вклад в шумовую компоненту сигнала.

Цель изобретения — повьппение разрешающей способности за счет повьппения отношения сигнал-шум.

На фиг. 1 показана блок-схема формирования электрических сигналов; на фиг. 2 — эпюры управляющих и обрабатываемых сигналов.

Блок-схема содержит пучок 1первичных электронов, отклоняющую систему 2, исследуемый объект З,камеру 4 объектов, изолированную от корпуса прибора пластину 5, задержйвающую сетку 6, детектор 7 вторичных электронов на основе комбинации сцинтиллятор-фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), синхронные детекторы (СД) 8 и 9 типа У2-8, дифференциальные усилителя (ДУ) 10 и 11 на основе операционных усилителей

140УД8, регулируемый усилитель 12 синхрогенератор 13.

Сущность способа заключается в следующем.

Попадая в детекторное устройство, быстрые НОЭ и медленные электроны образуют суммарный электрический сигH BJI

Z4 (q+ 8 + Sг +8ú+84) э

4854 2 где I — ток пучка первичных электро1 нов;

К вЂ коэффицие преобразования детектора; — коэффициент неупругого отражения; п,- 4- коэффициенты вторичной эмиссии для ВЭ1-ВЭ4 соответствен но.

10 Количество НОЭ, попадающих на детектор, весьма незначительно (менее

1X) и в дальнейшем может не учиты- . ваться.

Сигнал вторичной эмиссии можно записать в виде

Бар К Т (+Вг) (2)

Этот сигнал будет на выходе детектора в том случае, если задержать третичные и фоновые электроны, подавая

20 на пластину 5 (фиг. 1) положительный потенциал порядка 50В.

Количество образуемых в РЭМ вторичных, третичных и фоновых электронов связано между собой соотношением

Ог =п (Я; +84), (3)

< где oC — коэффициент пропорциональности, Вычитая из суммарного электричес30,кого сигнала сигнал вторичной эмис сии, имеем (®4 +II4 )

Усиливая разность (Я вЂ” Бвэ) в 2 ра: за и вычитая ее из сигнала вторичной

35, эмиссии, получим

8=К Т f,„ (5)

Таким о бр аз ом, элек тр иче с кий

40 сигнал на выходе будет пропорционален потоку ВЭ1.

Способ реализуется следующим образом.

Электронный пучок 1 с помощью

45 отклоняющей системы 2 сканирует исследуемый объект 3.

Последовательность обработки сигналов поясняется для одного периода строчной развертки (фиг. 2, эпюра 14)

50 прн сканировании пучка поперек идеально резкой границы (эпюра,15). На выходах синхрогенератора 13 выраба-. тываются сигналы 16 — 18, подаваемые соответственно на пластину 5 и опор55 ные входы СД8 и СД9.

В течение первого такта на пластину 5 подается отдельное напряжение порядка 20В, создающее вытягивающее

1224854 поле между пластиной 5.и сеткой 6.

На опорный вход СД8 поступает открывающее напряжение, а на опорный вход

СД9 — запирающее. В результате на выходе детектора 7 появляется суммарный электрический сигнал 19 медлен .:. ных электронов, который поступает через открытый СД8 на инвентирующий вход ДУ10 °

В течение второго такта на пластину 5 с синхрогенератора 13 подается положительный потенциал порядка 50В, создаюший между пластиной 5 и сеткой

6 поле, задерживающее третичные и фоновые электроны, на опорный вход

СД8 подается запирающее напряжение, а на опорный вход СД9 — открывающее

В результате на выходе детектора 7 появляется сигнал 20 вторичной эмиссии, поступающей через открытый СД9 на неинвертирующие входы ДУ10 и ДУ11, На выходе ДУ 10 появляется сигнал 21 разности между суммарным сигналом 19 медленных электронов и сигналом вторичной эмиссии 20, пропорциональный числу TpeTH÷íûõ и фоновых электронов, Сигнал 21 подается на регулируемый усилитель 12 и далее на инвертирующий вход ДУ 11. На выходе ДУ 11 появляется сигнал 22 разности между сигналом вторичной эмиссии и сигналом третичных и фоновых электронов, пропорциональный количеству ВЭ1.

Настройка блок-схемы осуществляется регулировкой коэффициента передачи регулируемого усилителя 12 до получения наиболее резкого иэображения.

Фо рмула из об ре ve ни я

Способ получения изображения в растровом электронном микроскопе, 1р включаюший облучение объекта сфокуI Э сированйым пучком первичных электронов, импульсное формирование электрического сигнала, пропорционального потоку медленных вторичных электронов, и отображение этого сигнала на экране видеоконтрольного блока,о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет повышения .отношения сигнал-шум, импульсное формирование электрического сигнала осуществляют за два такта, во время первого формируют первый электрический сигнал, пропорциональный суммарному потоку, 25 медленных электронов, во время второго — второй электрический сигнал, пропорциональный потоку медленных электронов за вычетом третичных и фоновых электронов, вычитают второй

ЗО сигнал из первого, усиливают полученный разностный сигнал до получения максимально .. резкого изображения и вычитают его из второго сигнала.

1224854

17

21

22

Составитель В. Гаврюшин

Редактор 0. Колесникова Техред И.Попович Корретор Г. Рететник

Заказ 1956/51 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государствнггого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент",.г. Ужгород, ул. Проектная, 4